基于51单片机的密码锁设计报告

1、基于51单片机的密码锁设计报告 课程： 单片机原理 学院： 电子与信息工程学院 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 完成日期： 目录一、矩阵按键1（1）按键接口1（2）按键开关的抖动问题1二、LCD1602液晶2（1）1602 液晶的介绍2（2）液晶的读写时序介绍4（3）1602 液晶的指令介绍6三、设计7（1）输出密码后，显示LCD16027（2）输出密码后，交替亮灭显示LED7四、程序设计7（1） 主程序7（二） LCD1602程序9（3）矩阵键盘程序10五、仿真截图12（1）输出密码后，显示LCD160212（2）输出密码后，交替亮灭显示LED15基于51单片机的密码锁设计一、矩

2、阵按键（1）按键接口键盘是由若干按键组成的开关矩阵，它是微型计算机最常用的输入设备，用户可以通过键盘向单片机输入指令、地址和数据。一般单片机系统中采和非编码键盘，非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。（2）按键开关的抖动问题组成键盘的按键有触点式和非触点式两种，单片机中应用的一般是由机械触点构成的。在下图 1、图2 中，当按键被按下时，P1.0 输入为高电平；当按键按下后，P1.0 输入为低电平。由于按键是机械触点，当机械触点断开、闭合时，会有抖动动，P1.0 输入端的波形如图2所示

3、。这种抖动对于人来说是感觉不到的，但对单片机来说，则是完全可以感应到的，因为单片机处理的速度是在微秒级，而机械抖动的时间至少是毫秒级，对单片机而言，这已是一个“漫长”的时间。 图 1 图2 按键抖动波形为使 CPU 能正确地读出 P1 口的状态，对每一次按键只作一次响应，就必须考虑如何去除抖动，常用的去抖动的方法有两种：硬件方法和软件方法。单片机中常用软件法，因此，对于硬件方法我们不介绍。软件法，就是在单片机获得 P1.0 口为低的信息后，不是立即认定按键已被按下，而是延时 10 毫秒或更长一些时间后再次

4、检测 P1.0 口，如果仍为低，说明按键的确按下了，这实际上是避开了按键按下时的抖动时间。而在检测到按键释放后（P1.0 为高）再延时 5-10 个毫秒，消除后沿的抖动，然后再对键值处理。不过一般情况下，我们通常不对按键释放的后沿进行处理，实践证明，也能满足一定的要求。当然，实际应用中，对按键的要求也是千差万别，要根据不同的需要来编制处理程序，但以上是消除键抖动的原则。二、LCD1602液晶（1）1602 液晶的介绍1602 液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号的点阵型液晶模块。它是由若干个 5x7 或者 5x11

5、的点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以用显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此，所以它不能很好的显示图片。首先我们来看一个主要技术参数表格，如表1所示。表1 1602液晶主要技术参数1602液晶，从它的名字我们就可以看出它的显示容量，就是可以显示2行，每行16个字符的液晶。它的工作电压是4.5V5.5V，对于这点我们设计电路的时候，直接按照5V系统设计，但是保证我们的5V系统最低不能低于4.5V。在 5V 工作电压下测量它的工作电流 是2mA，大家注意，这个2mA 仅仅是指液晶，而它的黄绿背光都是用LED 做的，所以功耗 不会太小的，

6、一二十毫安还是有的。1602 液晶一共 16 个引脚，每个引脚的功能，我们都可以在它的数据手册上获得。而这些基本的信息，在我们设计电路和编写代码之前，必须先看明白，如表 9-2 所示。表2 1602 液晶引脚功能液晶的电源 1 脚 2 脚以及背光电源 15 脚 16 脚，不用多说，正常接就可以了。3 脚叫做液晶显示偏压信号，大家注意到小黑块没有，当我们要显示一个字符的时候，有的黑点显示，有的黑点就不能显示，这样就可以实现我们想要的字符了。我们这个 3 脚就 是用来调整显示的黑点和不显示的之间的对比度，调整好了对比度，就可以让我们的显示更 加清晰一些。在进行电路设计实验的时候，通常的办法是在这个

7、引脚上接个电位器，也就是 我们初中学过的滑动变阻器。通过调整电位器的分压值，来调整 3 脚的电压。而当产品批量生产的时候，我们可以把我们调整好的这个值直接用简单电路来实现， 就如同在我们板子上，我们直接使用的是一个18 欧的下拉电阻，市面上有的1602的下拉电阻大概1到1.5K 也是比较合适的值。4 脚是数据命令选择端。对于液晶，有时候我们要发送一些命令，让它实现我们想要的一些状态，有时候我们要发给它一些数据，让它显示出来，液晶就通过这个引脚来判断接收到的是命令还是数据，这个引脚我们接到了 ADDR0 上，通过跳线帽和 P1.0 连接在一起。大家注意学会读手册，看到这个引脚描述里：数据/命令选

8、择端，而后跟了括号(H/L)，他的意思就是当这个引脚是 H(High)高电平的时候，是数据，当这个引脚是 L(Low)低电平的时候是命令。5 脚和 4 脚用法类似，功能是读写选择端。我们既可以写给液晶数据或者命令，也可以 读取液晶内部的数据或状态，就是控制这个引脚。因为液晶本身内部有 RAM，实际上我们送给液晶的命令或者数据，液晶需要先保存在缓存里，然后再写到内部的寄存器或者RAM 中，这个就需要一定的时间。所以我们进行读写操作之前，首先要读一下液晶当前状态，是不是在“忙”，如果不忙，我们可以读写数据，如果在“忙”，我们就需要等待液晶忙完了，再进行操作。读状态是常用的，不过读液晶数据我接触的场

9、合没怎么用过，大家了解这个功 能即可。这个引脚我们接到了 ADDR1 上，通过跳线帽和 P1.1 连接在一起。6 脚是使能信号，很关键，液晶的读写命令和数据，都要靠它才能正常读写。7 到 14 引脚就是 8 个数据引脚了，我们就是通过这 8 个引脚读写数据和命令的。我们统一接到了P0口上。来看一下开发板上的1602接口的原理图，如图3所示。图3 1602 液晶接口原理图（2）液晶的读写时序介绍1602 液晶内部带了 80 个字节的显示 RAM，用来存储我们发送的数据，它的结构如图4所示。图4 1602内部RAM结构图第一行的地址是0x00H 到0x27， 第二行的地址从0x40 到0x67，

10、其中第一行0x00 到0x0F 是与液晶上第一行 16 个字符显示位置相对应的，第二行 0x40 到 0x4F 是与第二行 16 个字符显示位置相对应的。而每行都多出来一部分，是为了显示移动字幕设置的。1602 字符液晶是 显示字符的，因此它跟 ASCII 字符表是对应的。比如我们给 0x00 这个地址写一个a，也就是十进制的 97，液晶的最左上方的那个小块就会显示一个字母 a。此外，液晶内部有个数据指针，它指向哪里，我们写的那个数据就会送到相应的那个地址里。液晶有一个状态字字节，我们通过读取这个状态字的内容，就可以知道 1602 液晶的一些内部情况，如表3所示。表3 1602 液晶状态字这个

11、状态字节有 8 个位，最高位表示了当前液晶是不是“忙” ，如果这个位是 1 表示液 晶正“忙” ，禁止我们读写数据或者命令，如果是0，则可以进行读写。而低7 位就表示了当前数据地址指针的位置。1602 的基本操作时序，一共有4 个，这些大家都不需要记住，但是都需要理解，因为我们现在不是为了应付考试，所以不需要你把手册背熟，但是你写程序的时候，打开手册要能 看懂如何操作，还要再提醒一句，单片机读外部状态前，必须先保证自己是高电平哦。我们这里要做1602液晶的程序，因此先把用到的总线接口做一个统一声明：#define LCD1602_DB P0sbit LCD1602_RS = P10;sbit

12、LCD1602_RW = P11;sbit LCD1602_E = P15; 读状态：RS=L，R/W=H，E=H。这是个很简单的逻辑，就是说，我们直接写LCD1602_DB = 0xFF;LCD1602_RS = 0;LCD1602_RW = 1;LCD1602_E = 1;sta = LCD1602_DB;这样就把当前液晶的状态字读到了sta 这个变量中， 我们可以通过判断sta 最高位的值来了解当前液晶是否处于“忙”状态，也可以得知当前数据的指针位置。两个问题，一是如果 我们当前读到的状态是“不忙”，那么我们程序可以进行读写操作，如果当前状态是“忙”，那么我们还得继续等待重新判断液晶的状

13、态；问题二，大家可以看我们的原理图，流水灯、 数码管、点阵、1602液晶都用到了P0 口总线，我们读完了液晶状态继续保持LCD1602_E 是 高电平的话，1602 液晶会继续输出它的状态值，输出的这个值会占据了P0 总线，干扰到流 水灯数码管等其它外设，所以我们读完了状态，通常要把这个引脚拉低来释放总线，这里我们用了一个do.while循环语句来实现。LCD1602_DB = 0xFF;LCD1602_RS = 0;LCD1602_RW = 1;do LCD1602_E = 1;sta = LCD1602_DB; /读取状态字LCD1602_E = 0; /读完撤销使能，防止液晶输出数据干扰

14、P0总线 while (sta & 0x80);/bit7等于1表示液晶正忙，重复检测直到其等于0为止 读数据：RS=H，R/W=L，E=H。这个逻辑也很简单，但是读数据不常用，大家了解 一下就可以了，这里就不详细解释了。 写指令：RS=L，R/W=L，D0D7=指令码，E=高脉冲。 这个在逻辑上没什么难的，只是E=高脉冲这个问题要解释一下。 这个指令一共有4 条语句， 其中前三条语句顺序无所谓，但是E=高脉冲这一句很关键。实际上流程是这样的：因为 我们现在是写数据，所以我们首先要保证我们的E 引脚是低电平状态，而前三句不管我们怎么写， 1602 液晶只要没有接收到E 引脚的使能控制，

15、它都不会来读总线上的信号的。当通过前三句准备好数据之后，E 使能引脚从低电平到高电平变化， 然后E 使能引脚再从高电平到低电平出现一个下降沿， 1602 液晶内部一旦检测到这个下降沿后， 并且检测到 RS=L， R/W=L，就马上来读取 D0D7 的数据， 完成单片机写1602 指令过程。归纳总结我们写了个E=高脉冲， 意思就是： E 使能引脚先从低拉高，再从高拉低，形成一个高脉冲。 写数据：RS=H，R/W=L，D0D7=数据，E=高脉冲。 写数据和写指令是类似的，就是把RS 改成H，把总线改成数据即可。（3）1602 液晶的指令介绍与单片机寄存器的用法类似， 1602 液晶在使用的时候，

16、我们首先要进行初始的功能配置，1602液晶有以下几个指令需要了解。 显示模式设置。写指令 0x38，设置 16x2 显示，5x7 点阵，8 位数据接口。这条指令对我们这个液晶来说是固定的，必须写 0x38，大家仔细看会发现我们的液晶实际上内部点阵是 5x8 的，还有一些 1602 液晶还兼容串行通信，用 2 个 IO 口即可，但是速度慢，我们这个液晶就是固定的 0x38 模式。 显示开/关以及光标设置指令。这里有 2 条指令，第一条指令，一个字节中 8 位，其中高 5 位是固定的 0b00001，低3位我们分别用 DCB 从高到低表示，D=1 表示开显示，D=0 表示关显示；C=1 表示显示光

17、标， C=0 表示不显示光标；B=1 表示光标闪烁，B=0 表示光标不闪烁。第二条指令，高 6 位是固定的 0b000001，低 2 位我们分别用 NS 从高到低表示，其中 N=1 表示读或者写一个字符后，指针自动加 1，光标自动加 1，N=0 表示读或者写一个字符 后指针自动减 1，光标自动减 1；S=1 表示写一个字符后，整屏显示左移(N=1)或右移(N=0)，以达到光标不移动而屏幕移动的效果，如同我们的计算器输入一样的效果，而 S=0表示写一个字符后，整屏显示不移动。 清屏指令。固定的，写入 0x01 表示显示清屏，其中包含了数据指针清零，所有的显示清零。写入0x02 则仅仅是数据指针清

18、零，显示不清零。 RAM 地址设置指令该指令码的最高位为 1，低 7 位为 RAM 的地址，RAM 地址与液晶上字符的关系如上图4所示。通常，我们在读写数据之前都要先设置好地址，然后再进行数据的读写操作。三、设计要求按键输入6位密码，按下确认键后，运行结果。（1）输入密码后，显示LCD1602 上电时，LCD显示“Enter A Password-Mezer Chen Make”； 当每按下一位正确的字符时，相应的点亮一个LED； 当输完6位密码，按下确认按键后， LCD显示“It Is Right!”。（2）输入密码后，交替亮灭显示LED上电时，只有两个LED亮；当每按下一位正确的字符时，相

19、应的点亮一个LED；当输完6位密码，按下确认按键后，LED交替亮灭。四、程序设计（1） 主程序#include <reg52.h>#include "key.h"#include "lcd1602.h"#define u8 unsigned charextern u8 temp,key,i;u8 j=0,c=0x01;u8 b16="It Is Right!"u8 ru32="Enter A Password-Mezer Chen Make"u8 code password6=5,1,3,8,7,

20、9;a'/输入6位正确密码51387avoid main()lcd_init();for(i=0;i<16;i+)lcd_write_com(0x80+i);lcd_write_dat(rui);lcd_write_com(0x80+0x40+i);lcd_write_dat(rui+16);while(1)while(j<6)key_scan();if(passwordj=key)P2=c;c<<=1;j+;/第四行为密码确认键if(password5='a')P1=0xf7;/扫描第四行temp=P1;if(temp!=0xf7)/P2=0x

21、aa;for(i=0;i<16;i+)/LCD显示密码正确lcd_write_com(0x80+i);lcd_write_dat(bi);while(1);（二） LCD1602程序#include "lcd1602.h"void delay1(u8 k)while(k-);u8 i;void lcd_write_dat(u8 dat)RS=1;/数据RW=0;/写EN=1;P0=dat;delay1(1000);/空语句，延时1usEN=0;delay1(1000);void lcd_write_com(u8 com)/lcd1602写命令RS=0;/命令RW=0;

22、/写EN=1;P0=com;delay1(1000);/空语句，延时1usEN=0;delay1(1000);void lcd_init()lcd_write_com(0x38);lcd_write_com(0x08);/管显示lcd_write_com(0x01);/清0lcd_write_com(0x06);/地址指针自动加1lcd_write_com(0x0c);/开显示（3）矩阵键盘程序#include "key.h"u8 key=87,temp;void delay(u8 m)while(m-);void key_scan()P1=0xfe;/扫描第一行temp=P1